Gasdynamics and reacting flows

5.00 crédits

30.0 h + 30.0 h

> Horaire

Enseignants

Papalexandris Miltiadis;

Langue
d'enseignement

Anglais
> Facilités pour suivre le cours en français

Préalables

Les étudiants doivent avoir maîtrisé les bases de la thermodynamique, telles que couvertes dans les cours LMECA1855 ou LPHYS1343, ainsi que les bases de la mécanique des fluides telles que couvertes dans les cours LMECA1321 ou LPHY1213.

Thèmes abordés

Equations de continuité pour un fluide compressible.
Ecoulements compressibles instationnaires à une dimension
Ecoulements compressibles stationnaires à deux dimensions
Combustion supersonique, détonations
Combustion subsonique, déflagrations
Explosions
Introduction aux écoulements compressibles multiphasiques

Acquis
d'apprentissage

A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de :

Eu égard au référentiel AA du programme « Master ingénieur civil mécaniciens », ce cours contribue au développement, à l'acquisition et à l'évaluation des acquis d'apprentissage suivants :

AA1.1, AA1.2, AA1.3
AA2.2, AA2.4, AA2.5
AA3.2, AA3.3, AA3.4
AA4.1, AA4.2, AA4.3, AA4.4
AA5.2, AA5.5, AA5.6
AA6.1, AA6.5

Plus précisément, au terme du cours, l'étudiant sera capable:

d'utiliser les concepts principaux de la dynamique des gaz à l'analyse des systèmes de propulsion;
d'appliquer les concepts principaux des écoulements compressible à l'analyse de l'aérodynamique des avions et des fusées;
de réaliser des calculs thermo-mécaniques concernant les ondes non-linéaires de la dynamique des gaz (ondes de choc, ondes de rarefaction et surfaces de contacte);
de comprendre et d'utiliser des éléments de la combustion supersonique et de la détonique à l'étude des explosions et des systèmes pour la propulsion hypersonique.

Contenu

Ecoulements stationnaires et instationnaires en 1D. Equations d'Euler, équations d'aire variables, équation de fusée, fonctionnement des tuyères.
Écoulement potentiel compressible; régime subsonique et supersonique. Applications sur les corps bien profilés.
Ondes de choc normales. Relations Rankine. Chocs obliques. Ondes faibles et rarefactions. Equation de Prandtl-Meyer.
Ecoulements stationnaires supersoniques et multidimensionnels. Méthode des caractéristiques.
Ecoulements non-stationnaires en 1D. Ecoulements induits par des piston. Interactions des ondes. Ecoulement dans un tube-à-choc et problème de Riemann.
Détonations: phénomènologie et théorie de Chapman-Jouguet. Modèle ZND. Structures multidimensionnelles des détonations. Applications.
Introduction aux méthodes de simulation numérique.

Méthodes d'enseignement

Cours magistral
séances d'exercices
Cours en présentiel dans l'auditoire

Modes d'évaluation
des acquis des étudiants

Examen. L'examen consistera des exercices. Il sera écrit avec le syllabus et les notes de cours ouverts

Ressources
en ligne

https://moodle.uclouvain.be/course/view.php?id=821

Bibliographie

M.V. Papalexandris, Gas Dynamics, 2022, Presses Universitaires de Louvain, Mandatory.
P.A. Thompson, Compressible Fluid Dynamics, 1988. Recommended.
H.W. Lipmann and A. Roshko, Elements of Gasdynamics, 2001, Dover. Recommended

Support de cours

Syllabus of the course

Faculté ou entité
en charge

> MECA

Programmes / formations proposant cette unité d'enseignement (UE)

Intitulé du programme

Sigle

Crédits

Prérequis

Acquis
d'apprentissage

Master [120] : ingénieur civil mécanicien

MECA2M

Master [120] : ingénieur civil électromécanicien

ELME2M

Master [120] : ingénieur civil en génie de l'énergie

NRGY2M